JP4178863B2 - Clutch control device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータを駆動制御して該クラッチディスクと該ホイールとの係合状態を変化させるクラッチ制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、既存のマニュアルトランスミッションにアクチュエータを取り付け、運転者の意志若しくは車両状態により一連の変速操作(クラッチの断接、ギヤシフト、セレクト)を自動的に行うシステムが知られている。
【0003】
こうしたシステムが備える摩擦クラッチは、クラッチフェーシング(クラッチディスク)の摩耗に伴ってダイヤフラムスプリングの姿勢が変化するため、同クラッチを非係合状態にするために必要な操作力、すなわちクラッチのレリーズ荷重が増加する。このため、クラッチフェーシングの摩耗を補償する機構部を備えたものも提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この摩耗補償を好適に行うためには、クラッチフェーシングの摩耗量を的確に把握する必要がある。摩耗量を把握するためにこれを実測することが好ましいが、コストの面から困難であるのが実情である。
【0005】
そこで、既存の信号値を用いて摩耗量を推定することも行われている。例えば、特願2001−097112号のクラッチ制御装置では、クラッチの非係合状態からアクチュエータの電動モータに所定の電流を所定時間供給して係合側へと変位させ、工場出荷時の初期状態での停止位置と推定時での停止位置との偏差により上記摩耗量を推定している。
【0006】
しかしながら、これら両停止位置の偏差による摩耗量の推定では、マニュアルトランスミッションやアクチュエータ(ダイヤフラムスプリング、モータトルク特性、アシストスプリングなど)の個体差及び経年変化のばらつきが吸収されないために推定される摩耗量が大きくばらつくこともあり得る。
【0007】
本発明の目的は、専用のセンサを追加することなく、クラッチディスクの摩耗量を推定できるクラッチ制御装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、駆動源の出力軸と一体的に回転するホイール及び該ホイールに対向するクラッチディスクを有する摩擦クラッチと、該クラッチディスクを変位させるアクチュエータと、該アクチュエータを作動させる電動モータとを備え、該アクチュエータを駆動制御して該クラッチディスクと該ホイールとの係合状態を変化させるクラッチ制御装置において、前記クラッチディスクの組み付け初期時において前記係合状態を変化させたときに要する荷重を基準荷重とし、前記クラッチディスクの摩耗時において前記係合状態を変化させたときに要する荷重を現在荷重とし、前記基準荷重に対する前記現在荷重の変化量に基づき、前記クラッチディスクの摩耗量を推定する推定手段を備え、前記推定手段は、前記係合状態を係合側から非係合側に変化させた際の所定区間で検出された前記電動モータの電流値と、前記係合状態を非係合側から係合側に変化させた際の前記所定区間で検出された前記電動モータの電流値との平均値に基づき、前記基準荷重及び前記現在荷重を求めることを要旨とする。
【0009】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のクラッチ制御装置において、前記推定手段は、前記クラッチディスクが前記ホイールに略完全に係合されて該ホイールと一体的に回転可能となる完全係合点近傍で該クラッチディスクの摩耗量を推定することを要旨とする。
【0012】
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載のクラッチ制御装置において、前記推定手段は、なまし処理した前記荷重の変化量に基づき、前記クラッチディスクの摩耗量を推定することを要旨とする。尚、本発明におけるなまし処理とは、重み付け平均化処理や移動平均などを含むフィルタ処理のことを意味するものである。
【0014】
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載のクラッチ制御装置において、前記推定手段は、前記現在荷重の変化量と所定の判定閾値との大小比較により、前記クラッチディスクの所定量を超える摩耗量を推定するもので、前記所定量を超える摩耗量の推定回数を計数し、該計数値が所定値を超えたときに前記クラッチディスクの摩耗進行を判定する判定手段を備えたことを要旨とする。
【0016】
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載のクラッチ制御装置において、前記推定手段は、前記電動モータの回転速度が一定に制御される状態で前記クラッチディスクと前記ホイールとの係合状態を変化させるときのモータ電流値の平均値に基づき前記荷重の変化量を推定することを要旨とする。
【0017】
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載のクラッチ制御装置において、前記クラッチディスクと前記ホイールとの係合状態に対応する前記電動モータの動作位置を検出する検出手段を備え、前記推定手段は、前記検出された動作位置をなまし処理した処理動作位置が所定の範囲内にあるときの、なまし処理した前記モータ電流値の平均値に基づき前記荷重の変化量を推定することを要旨とする。
【0018】
請求項7に記載の発明は、請求項5又は6に記載のクラッチ制御装置において、前記推定手段による荷重の変化量の推定は、前記クラッチディスクと前記ホイールとの係合状態を通常の制御ゲインと切り替えた制御ゲインを用いて変化させて行われることを要旨とする。
【0019】
(作用)
一般に、クラッチディスクとホイールとの係合状態を変化させるときに要する荷重は、クラッチディスクがホイールに略完全に係合されてホイールと一体的に回転可能となる完全係合点を基準にしたクラッチストローク(係合状態に相当)の変化に対して図14に示す特性を有することが知られている。なお、図14では、工場出荷時の組付け初期状態及びクラッチディスクの摩耗状態での各場合についてそれぞれ実線及び破線で図示している。同図に示されるように、クラッチディスクの摩耗状態での上記荷重は、初期状態での同荷重に対し特に完全係合点の近傍で全体的に増加している。
【0020】
図15は、クラッチディスクの摩耗量及びクラッチディスクとホイールとの係合状態を所定の態様で変化させるときに要する荷重の変化量(ここでは、組付け初期状態を基準とする荷重の変化量)の関係を実験的に求めたグラフである。同図から明らかなように、クラッチディスクとホイールとの係合状態を変化させるときに要する荷重の変化量によってクラッチディスクの摩耗量を推定しうることがわかる。
【0021】
請求項1に記載の発明によれば、専用のセンサを追加することなく、クラッチディスクとホイールとの係合状態を変化させるときに要する荷重の変化量からクラッチディスクの摩耗量が推定される。また、前記クラッチディスクと前記ホイールとの係合状態を係合側及び非係合側にそれぞれ変化させるときに要する各荷重の変化量の平均値に基づき、ヒステリシスの影響を除去したクラッチディスクの摩耗量が推定される。
【0022】
請求項2に記載の発明によれば、クラッチディスクとホイールとの係合状態を変化させるときに要する荷重の変化量が略最大となる完全係合点近傍でクラッチディスクの摩耗量が推定される。このため、推定ばらつきの抑制された精度のよい上記摩耗量の推定が可能となる。
【0025】
請求項3に記載の発明によれば、なまし処理した荷重の変化量に基づき、推定ばらつきの抑制されたクラッチディスクの摩耗量が安定して推定される。
【0026】
請求項4に記載の発明によれば、所定量を超える摩耗量の推定回数を計数し、該計数値が所定値を超えたときに前記クラッチディスクの摩耗進行が判定される。従って、推定される摩耗量が判定閾値の付近でばらついていても、摩耗進行の誤判定が抑制される。
【0027】
請求項5に記載の発明によれば、電動モータの回転速度が一定に制御される状態で前記クラッチディスクと前記ホイールとの係合状態を所定の範囲内で変化させるときのモータ電流値の平均値に基づき前記荷重の変化量が推定される。一般にモータトルクは、
モータトルク=モータ負荷+(イナーシャ)×(モータ加速度)
で表される。従って、電動モータの回転速度が一定であり、モータ加速度が「0」であれば、
モータトルク=モータ負荷
が成立する。一方、モータトルクはモータ電流値及びモータトルク定数を用いて、
モータトルク=モータ電流値×モータトルク定数
で表される。以上により、モータ加速度を「0」とすることで、つまり電動モータの回転速度を一定にすることで簡単な演算式にてモータ負荷、すなわち荷重の変化量が推定される。
【0028】
請求項6に記載の発明によれば、なまし処理した電動モータの動作位置及びモータ電流値の平均値に基づき、ノイズを除去した誤差の少ない荷重の変化量が推定される。
【0029】
請求項7に記載の発明によれば、前記クラッチディスクと前記ホイールとの係合状態を通常の制御ゲインと切り替えた制御ゲインを用いて変化させて荷重の変化量が推定される。従って、目標値への追従性やロバスト性を考慮した通常の制御ゲインの流用による、荷重の変化量の推定精度の低減が回避される。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図1〜図13に従って説明する。図1に概略的に示された本クラッチ制御装置は、駆動源としてのエンジン10と変速機11との間に配設される摩擦クラッチ20を制御するものであり、同クラッチ20を操作するアクチュエータ30と、このアクチュエータ30に駆動指令信号を出力するクラッチ制御回路40とを含んで構成されている。
【0031】
図2に詳細を示したように、摩擦クラッチ20は、フライホイール21、クラッチカバー22、クラッチディスク23、プレッシャプレート24、ダイヤフラムスプリング25、レリーズベアリング26、レリーズフォーク27、変速機ケース11aに固定されたピボット支持部材28、及びアジャストウェッジ部材29を主たる構成要素として備えている。なお、プレッシャプレート24、ダイヤフラムスプリング25、及びレリーズフォーク27等はクラッチカバー22に一体的に組み付けられるため、これらをクラッチカバー組立体(アッセンブリ)と称することがある。
【0032】
フライホイール21は、鋳鉄製の円板であり、エンジン10のクランクシャフト(駆動源の出力軸)10aにボルト固定されていて、同クランクシャフト10aと一体的に回転するようになっている。
【0033】
クラッチカバー22は、略円筒形状であって、円筒部22aと、円筒部22aの内周側に形成されたフランジ部22bと、円筒部22aの内周縁に周方向に等間隔で形成された複数の保持部22cと、円筒部22aから内周側に向けて屈曲されたプレッシャプレートストッパ部22dとを含んでなり、円筒部22aの外周部にてフライホイール21にボルト固定されて同フライホイール21と一体的に回転するようになっている。
【0034】
クラッチディスク23は、エンジン10の動力を変速機11に伝達する摩擦板であって、フライホイール21とプレッシャプレート24との間に配設され、中央部にて変速機11の入力軸とスプライン連結されることにより軸方向に移動できるようになっている。また、クラッチディスク23の外周部の両面には、摩擦材からなるクラッチフェーシング23a,23bがリベットにより張り付け固定されている。
【0035】
プレッシャプレート24は、クラッチディスク23をフライホイール21側に押圧してフライホイール21との間に挟み込み、クラッチディスク23をフライホイール21と係合させて一体的に回転させるものである。このプレッシャプレート24は、クラッチカバー22の回転に伴って回転するように、ストラップ24aにより同クラッチカバー22と連結されている。
【0036】
ストラップ24aは、積層された複数枚の薄い板ばね材から構成されていて、図3にも示したように、その一端がリベットR1によりクラッチカバー22の外周部に固定されるとともに、その他端がリベットR2によりプレッシャプレート24の外周部に設けられた突起部に固定されている。これにより、ストラップ24aは、プレッシャプレート24がフライホイール21から離間し得るように、同プレッシャプレート24に対して軸方向の付勢力を付与している。
【0037】
図2及び図4に示したように、プレッシャプレート24の最外周部には、同プレッシャプレート24がダイヤフラムスプリング25側に所定距離だけ移動したときに、クラッチカバー22のプレッシャプレートストッパ部22dと当接する当接部24bが設けられている。この当接部24bの内周側には、ダイヤフラムスプリング25側に向けガイド部24cが立設されている。図5に示したように、ガイド部24cの内周側には、鋸歯状のテーパ部24dがダイヤフラムスプリング25に向けて立設されている。
【0038】
図3にも示したように、ダイヤフラムスプリング25は、クラッチカバー22の円筒部22aの内周に沿って放射状に配置された複数(12本)の弾発性の板材(以下、「レバー部材25a」と称する。)から構成されている。図2に示したように、各レバー部材25aは、クラッチカバー22の保持部22cに、各レバー部材25aの軸方向両側に配置された一対のリング状の支点部材25b,25cを介して挟持されている。これにより、レバー部材25aは、クラッチカバー22に対し支点部材25b,25cを支点としたピボット運動をすることができるようになっている。
【0039】
上記プレッシャプレート24のテーパ部24dと、上記ダイヤフラムスプリング25の外周部との間には、アジャストウェッジ部材29が配設されている。このアジャストウェッジ部材29は、リング状の部材であって、図5に示したように、テーパ部24dと同一形状のウェッジ側テーパ部29aを有している。そして、ウェッジ側テーパ部29aとテーパ部24dとはテーパ面TPにて互いに当接している。また、アジャストウェッジ部材29のダイヤフラムスプリング25側(図5において上側)は、平坦とされている。このアジャストウェッジ部材29は、プレッシャプレート24とダイヤフラムスプリング25との間の力の伝達経路を形成し、ダイヤフラムスプリング25に付与される力及び同ダイヤフラムスプリング25に発生する力をプレッシャプレート24に伝達する。
【0040】
アジャストウェッジ部材29のダイヤフラムスプリング25側の適宜の位置には切り欠き29bが設けられ、プレッシャプレート24のテーパ部24dの適宜の位置には貫通孔24eが設けられている。そして、切り欠き29bと貫通孔24eの各々には、引張されたコイルスプリングCSの各端部が係止されている。これにより、プレッシャプレート24とアジャストウェッジ部材29は、テーパ部24dの各頂部とウェッジ側テーパ部29aの各頂部とが近づく方向に相対回転するように付勢されている。
【0041】
レリーズベアリング26は、変速機11の入力軸の外周を包囲するように変速機ケース11aに支持された支持スリーブ11bに対し摺動可能に支持されている。そして、レリーズベアリング26は、レバー部材25aの内端部(ダイヤフラムスプリング25の中央部)をフライホイール21側に押動するための力点部26aを構成している。
【0042】
レリーズフォーク27(フォーク部材)は、アクチュエータ30の作動に応じてレリーズベアリング26を軸方向に摺動させるためのものである。このレリーズフォーク27は、一端がレリーズベアリング26と当接し、他端がアクチュエータ30のロッド31の先端部と当接部27aにて当接している。また、レリーズフォーク27は、変速機ケース11aに固定されたスプリング27cによりピボット支持部材28に組みつけられていて、同レリーズフォーク27の略中央部27bにて同ピボット支持部材28を支持点として揺動するようになっている。
【0043】
アクチュエータ30は、前述したロッド31を進退移動させるものであって、直流駆動の電動モータ32と、この電動モータ32を支持するとともに車両の適宜個所に固定されたハウジング33とを備えている。ハウジング33内には、電動モータ32により回転駆動される回転軸34と、側面視にて扇型をなしハウジング33に揺動可能に支持されたセクタギヤ35と、アシストスプリング36とが収容されている。
【0044】
前記回転軸34にはウオームが形成され、前記セクタギヤ35の円弧部と歯合している。また、ロッド31の基端部(レリーズフォーク27と当接している先端部と反対側の端部)は、セクタギヤ35に回動可能に支持されている。これらにより、電動モータ32が回転するとセクタギヤ35が回転し、ロッド31がハウジング33に対して進退移動するようになっている。
【0045】
前記アシストスプリング36は、セクタギヤ35の揺動範囲内において圧縮されている。アシストスプリング36の一端はハウジング33の後端部に係止され、他端はセクタギヤ35に係止されている。これにより、アシストスプリング36は、セクタギヤ35が図2において時計回転方向に所定角度以上回動すると、同セクタギヤ35を時計回転方向に付勢し、これにより、ロッド31を右方向へ付勢して電動モータ32によるロッド31の右方向への移動を補助している。
【0046】
再び図1を参照すると、クラッチ制御回路40は、CPU(マイクロコンピュータ)41、インターフェース42〜44、電源回路45、及び駆動回路46等から構成されている。CPU41は、後述するプログラム及びマップ等を記憶したROM、RAM及びEEPROM等を内蔵している。
【0047】
インターフェース42は、バスを介してCPU41に接続されるとともに、変速機のシフトレバーが操作されたときに生じる荷重(シフトレバー荷重)を検出するシフトレバー荷重センサ51、車速Vを検出する車速センサ52、実際の変速段を検出するギヤ位置センサ53、変速機11の入力軸11cの回転数を検出する変速機入力軸回転数センサ54、及びアクチュエータ30に固定されセクタギヤ35の揺動角度を検知してロッド31のストローク(以下、「クラッチストロークST」という)を検出するストロークセンサ37と接続されていて、CPU41に対し各センサの検出信号を供給するようになっている。
【0048】
インターフェース43は、バスを介してCPU41に接続されるとともに、エンジン制御装置60と双方向の通信が可能となるように接続されている。これにより、クラッチ制御回路40のCPU41は、エンジン制御装置60が入力しているスロットル開度センサ55及びエンジン回転数センサ56の情報を取得し得るようになっている。
【0049】
インターフェース44は、バスを介してCPU41に接続されるとともに、電源回路45のOR回路45aの一方の入力端子と駆動回路46とに接続されていて、CPU41からの指令に基づきこれらに所定の信号を送出するようになっている。
【0050】
電源回路45は、前記OR回路45aと、同OR回路45aの出力端子がベースに接続されたパワートランジスタTrと、定電圧回路45bとを備えている。パワートランジスタTrのコレクタは車両に搭載されたバッテリ70のプラス端子と接続され、エミッタは定電圧回路45bと駆動回路46と接続されていて、パワートランジスタTrがオン状態とされたとき、それぞれに電源を供給するようになっている。定電圧回路45bは、バッテリ電圧を所定の一定電圧(5V)に変換するもので、CPU41、及びインターフェース42〜44に接続されていて、各々に電源を供給するようになっている。OR回路45aの他方の入力端子には、運転者によりオン状態及びオフ状態に操作されるイグニッションスイッチ71の一端が接続されている。このイグニッションスイッチ71の他端は、バッテリ70のプラス端子に接続されている。また、イグニッションスイッチ71の前記一端はインターフェース42にも接続されていて、CPU41はイグニッションスイッチ71の状態を検出し得るようになっている。
【0051】
駆動回路46は、インターフェース44からの指令信号によりオン又はオフする4個のスイッチング素子(図示省略)を内蔵している。これらのスイッチング素子は、周知のブリッジ回路を構成し、選択的に導通状態とされるとともに導通時間が制御され、電動モータ32に所定方向及び同所定方向とは逆方向の任意の大きさの電流を流すようになっている。即ち、電動モータ32は、CPU41からの指示値(以下、「モータ指示電流値clti」という)に基づく駆動回路46を介した指令信号により、所要の電流が供給されて駆動制御される。
【0052】
エンジン制御装置60は、図示しないマイクロコンピュータを主として構成され、エンジン10の燃料噴射量及び点火時期等を制御するものであり、前述したようにエンジン10のスロットル開度TAを検出するスロットル開度センサ55と、同エンジン10の回転数NEを検出するエンジン回転数センサ56等と接続され、それぞれのセンサからの信号を入力・処理するようになっている。
【0053】
上記のように構成されたクラッチ制御装置においては、従来の運転者によるクラッチペダル操作に代わり、アクチュエータ30がクラッチ断接操作を自動的に行う。即ち、断接操作は、CPU41が、例えば(1)車両が走行している状態から停止する状態に移行していることを検出した場合(変速機入力軸回転数が所定値以下に低下した場合)、(2)シフトレバー荷重センサ51の検出する荷重が所定値以上となったことを検出した場合(ドライバーの変速意思が確認された場合)、(3)車両が停止している状態において、アクセルペダルが踏込まれたことを検出した場合、等において実行される。
【0054】
このクラッチ制御装置において、クラッチを接(係合)状態とし、エンジン10の動力を変速機11に伝達する場合の作動について説明すると、先ず、クラッチ制御回路40からの指令信号により駆動回路46が電動モータ32に所定の電流を流し、電動モータ32を回転駆動する。これにより、セクタギヤ35が図2において反時計回転方向に回転し、ロッド31が左方向に移動する。
【0055】
一方、レリーズベアリング26は、ダイヤフラムスプリング25により、フライホイール21から離間する方向(図2における右方向)に力を受けている。この力は、レリーズベアリング26を介してレリーズフォーク27に伝達されるため、レリーズフォーク27は、ピボット支持部材28を中心として図2において反時計回転方向に回動する力を受けている。従って、ロッド31が図2において左方向に移動すると、レリーズフォーク27は反時計回転方向に回動するとともにダイヤフラムスプリング25の中央部はフライホイール21から離間する方向に移動する。
【0056】
このとき、ダイヤフラムスプリング25は支点部材25b,25cを中心に揺動(姿勢変化)し、同ダイヤフラムスプリング25の外周部と当接するアジャストウェッジ部材29をフライホイール21側に押動する。この結果、プレッシャプレート24はテーパ部24dにてフライホイール21に向かう力を受け、クラッチディスク23を同フライホイール21との間で挟み込む。これにより、クラッチディスク23は、フライホイール21と係合して同フライホイール21と一体的に回転するようになり、変速機11にエンジン10の動力を伝達する。
【0057】
次に、クラッチを断(非係合)状態とし、エンジン10の動力を変速機11に伝達しない状態とする場合について説明すると、先ず、電動モータ32を回転駆動してセクタギヤ35を図2において時計回転方向に回転させる。これにより、ロッド31が図2において右方向に移動し、レリーズフォーク27に対し当接部27aにて右方向の力を与えるため、同レリーズフォーク27はピボット支持部材28を支持点として図2において時計回転方向に回動し、レリーズベアリング26をフライホイール21側に押動する。
【0058】
このため、ダイヤフラムスプリング25は力点部26aにてフライホイール21に向う力を受け、支点部材25b,25cを中心に揺動(姿勢変化)する。そして、ダイヤフラムスプリング25の外周部はフライホイール21から離間する方向に移動し、アジャストウェッジ部材29を介してプレッシャプレート24をフライホイール21側に押圧していた力は減少する。一方、プレッシャプレート24は、ストラップ24aによりクラッチカバー22と接続されていて、フライホイール21から離間する方向に常に付勢されているため、この付勢力によりクラッチディスク23から僅かに離れる。この結果、クラッチディスク23はフリー状態となって、エンジン10の動力が変速機11に伝達されない状態となる。
【0059】
なお、通常の運転時においてクラッチを断状態とする場合は、図4(A)に示したように、プレッシャプレート24の当接部24bと、クラッチカバー22のプレッシャプレートストッパ部22dとが所定の距離Yを維持して当接することがないように、クラッチストロークSTを予め定めた値ST0に制御する。
【0060】
次に、クラッチフェーシング23a,23b(クラッチディスク23)の摩耗の推定態様について説明する。本実施形態では、クラッチフェーシング23a,23bの摩耗を、工場出荷時に検出・登録された基準となるクラッチの荷重値を利用して推定している。即ち、この基準となる荷重値は所定の態様でフライホイール21からプレッシャプレート24を離間する際に要する荷重値であって、出荷後の使用時に検出される後述の荷重値と比較されて、当該時のクラッチフェーシング23a,23bの摩耗の推定に供される。従って、先ず、工場においてアクチュエータ30等の組み付け後に実行される基準となる荷重値の検出・登録態様について図6及び図7のフローチャート等を参照して説明する。なお、工場におけるアクチュエータ30の組み付け直後においては、ロッド31の実ストローク(クラッチストローク)はレリーズフォーク27(当接部27a)を介して若干の荷重を加える状態(位置)に設定されている。従って、この状態では、クラッチディスク23はフライホイール21に略完全に係合され、フライホイール21と一体的に回転可能となっている。そして、このルーチンの起動によりクラッチストロークSTが検出されると、この最初に検出されたクラッチストロークSTが原点(値「0」)となる完全係合点としてEEPROMに設定・登録されるようになっている。換言すると、CPU41は、この完全係合点を絶対基準としてその後のクラッチストロークを制御する。
【0061】
処理がこのルーチンに移行すると、ステップ101においてCPU41は、各種データを初期化し、演算タイマTmの計時を開始する。
次に、CPU41はステップ102に移行して、クラッチストローク(ST)を目標クラッチストロークに制御する。具体的には、CPU41は、設定されている目標クラッチストロークと検出されているクラッチストロークSTとを比較し、これが一致するようなモータ指示電流値cltiを出力する。
【0062】
図8は、時間の経過に伴う目標クラッチストロークと、この制御において検出されたクラッチストロークST、このときのモータ指示電流値cltiとの関係を示すグラフである。同図では、便宜的に工場出荷時及び後述の摩耗推定時での各データ(クラッチストロークST、モータ指示電流値clti)を併せて図示している。図8に示されるように、目標クラッチストロークは値「0」(完全係合点)から時間の経過とともに所定の最大目標クラッチストロークSTmaxまで略比例で漸増され、再び時間の経過とともに値「0」まで略比例で漸減される。なお、最大目標クラッチストロークSTmaxは、完全にフライホイール21からプレッシャプレート24を離間するときのクラッチストロークよりも十分に小さい、完全係合点の近傍に設定されている。これは、荷重の変動が最も大きい完全係合点の近傍においてクラッチフェーシング23a,23bの摩耗を推定するためである(図14参照)。これにより、推定ばらつきが抑制され、摩耗推定の精度を向上することが可能となる。CPU41は、この目標クラッチストロークに実際のクラッチストロークが一致するように制御する。
【0063】
なお、目標クラッチストロークをこのように略比例で漸増・漸減させるのは、クラッチストローク(ST)の変化速度、すなわち電動モータ32の回転速度が一定になるようにこれを駆動制御するためである。電動モータ32の回転速度が一定になるように駆動制御することで、電動モータ32の駆動時のモータ負荷、すなわち荷重をその電流値(モータ指示電流値clti)に基づき簡単に演算することができる。
【0064】
また、目標クラッチストロークを漸増・漸減を1組として往復で変化させるのは、クラッチを断側及び係合側に往復させるべく電動モータ32を往復で駆動するためである。図9(a)(b)に示されるように、モータ負荷にはヒステリシスが存在し、電動モータ32の一方(往路若しくは復路)への駆動のみでは摩擦などが変化して電流値(モータ指示電流値)が変動し、モータ負荷(荷重)の推定に誤差を生じる。従って、上記ヒステリシスの影響を除去したモータ負荷(荷重)を推定すべく、往復時の各電流値を検出してこれを平均するために目標クラッチストロークを往復で変化させている。図9(c)に示されるように、往復時の各電流値を検出してこれを平均することで、ヒステリシスが変化しても電流値(平均電流値)への影響は全体として解消されている。これにより、上記ヒステリシスの影響を除去したモータ負荷(荷重)の推定が可能となる。
【0065】
次に、CPU41はステップ103に移行して、検出されたクラッチストロークSTに対しなまし処理を行う。詳述すると、CPU41はクラッチストロークSTに基づき下式に従ってクラッチストロークなまし値ST_fltを求める。これは、クラッチストロークSTに含まれる検出時のノイズ成分を除去するためである。
【0066】
ST_flt(n)=ST_flt(n-1)+(ST(n)-ST_flt(n-1)) ×G1
ただし、n、n−1は今回及び前回での各対応するデータを示す(以下も同じ)。また、G1は当該処理を好適にするために実験的に求めたゲイン(0<G1<1)である。
【0067】
図10(a)は、目標ストロークと検出された生値のクラッチストロークSTとを併せて図示したグラフである。同図から明らかなように、クラッチストロークSTには、センサノイズを主としたノイズ成分が重畳している。一方、図10(b)は、目標ストロークとなまし処理されたクラッチストローク(クラッチストロークなまし値ST_flt)とを併せて図示したグラフである。同図から明らかなように、なまし処理されたクラッチストロークには、上記ノイズ成分が除去されている。これにより、推定ばらつきが抑制され誤差の少ない摩耗推定が可能となる。
【0068】
次いで、CPU41はステップ104に移行して、モータ指示電流値cltiに対しなまし処理を行う。詳述すると、CPU41はモータ指示電流値cltiに基づき下式に従ってモータ指示電流なまし値clti_fltを求める。これは、CPU41による指示値の変動を抑制して各種検出値と同等の指標で摩耗推定に供するためである。
【0069】
clti_flt(n)=clti_flt(n-1)+(clti(n)-clti_flt(n-1)) ×G2
ただし、G2は当該処理を好適にするために実験的に求めたゲイン(0<G2<1)である。
【0070】
図10(c)は、目標ストロークへの制御に際して出力されている実際のモータ指示電流値cltiを図示したグラフである。同図から明らかなように、目標ストロークへの制御に際してモータ指示電流値cltiは著しく変動する。一方、図10(d)は、目標ストロークへの制御におけるなまし処理された指示電流値(モータ指示電流なまし値clti_flt)を図示したグラフである。同図から明らかなように、なまし処理された指示電流値の変動は抑制されている。これにより、推定ばらつきが抑制され誤差の少ない摩耗推定が可能となる。
【0071】
次に、CPU41はステップ105に移行して、クラッチストローク判定を行う。具体的には、上記クラッチストロークなまし値ST_fltが所定のクラッチストローク下限値STLLよりも大きく、且つ、所定のクラッチストローク上限値STULよりも小さい範囲に属するか否かを判断する。このクラッチストローク判定は、目標クラッチストロークに対応してクラッチを往復させる際、クラッチストローク(クラッチストロークなまし値ST_flt)が図8に示される互いに共通の所定区間に属する状態を判定するためである。
【0072】
ここで、クラッチストロークなまし値ST_fltが前記範囲に属すると判断されないと、CPU41はそのままステップ112に移行する。一方、クラッチストロークなまし値ST_fltが上記範囲に属すると判断されると、CPU41はステップ106に移行して演算タイマ判定1を行う。具体的には、上記演算タイマTmが所定の第1電流監視開始時間Tm_s1以上であり、且つ、所定の第1電流監視終了時間Tm_e1以下である範囲に属するか否かを判断する。この演算タイマ判定1は、クラッチストロークなまし値ST_fltが前記範囲に属するときにこれが往路に対応する状態であることを判定するためのものである。換言すると、上記第1電流監視開始時間Tm_s1及び第1電流監視終了時間Tm_e1間は、往路(クラッチの断側)に対しクラッチストロークなまし値ST_fltが前記範囲に属する期間に略相当している。
【0073】
ステップ106において、往路(クラッチの断側)に対しクラッチストロークなまし値ST_fltが前記範囲に属すると判断されると、CPU41はステップ107に移行してクラッチ電流積分値(断側)演算を実行する。すなわち、CPU41は現在のクラッチ電流積分値(断側)cltiipにモータ指示電流なまし値clti_fltを加算したものを新たなクラッチ電流積分値(断側)cltiipとして記憶更新する。
【0074】
次いで、CPU41はステップ108に移行して積分回数カウンタ(断側)演算を実行する。すなわち、CPU41は現在の積分回数カウンタ(断側)cltcntpを「1」だけインクリメントしたものを新たな積分回数カウンタ(断側)cltcntpとして記憶更新する。そして、CPU41はステップ112に移行する。
【0075】
また、ステップ106において、往路(クラッチの断側)に対しクラッチストロークなまし値ST_fltが前記範囲に属すると判断されないと、CPU41はステップ109に移行して演算タイマ判定2を行う。具体的には、上記演算タイマTmが所定の第2電流監視開始時間Tm_s2以上であり、且つ、所定の第2電流監視終了時間Tm_e2以下である範囲に属するか否かを判断する。この演算タイマ判定2は、クラッチストロークなまし値ST_fltが前記範囲に属するときにこれが復路に対応する状態であることを判定するためのものである。換言すると、上記第2電流監視開始時間Tm_s2及び第2電流監視終了時間Tm_e2間は、復路(クラッチの係合側)に対しクラッチストロークなまし値ST_fltが前記範囲に属する期間に略相当している。
【0076】
ステップ109において、復路(クラッチの係合側)に対しクラッチストロークなまし値ST_fltが前記範囲に属すると判断されると、CPU41はステップ110に移行してクラッチ電流積分値(係合側)演算を実行する。すなわち、CPU41は現在のクラッチ電流積分値(係合側)cltiimにモータ指示電流なまし値clti_fltを加算したものを新たなクラッチ電流積分値(係合側)cltiimとして記憶更新する。
【0077】
次いで、CPU41はステップ111に移行して積分回数カウンタ(係合側)演算を実行する。すなわち、CPU41は現在の積分回数カウンタ(係合側)cltcntmを「1」だけインクリメントしたものを新たな積分回数カウンタ(断側)cltcntmとして記憶更新する。そして、CPU41はステップ112に移行する。
【0078】
また、ステップ109において、復路(クラッチの係合側)に対しクラッチストロークなまし値ST_fltが前記範囲に属すると判断されないと、CPU41はそのままステップ112に移行する。
【0079】
ステップ112においてCPU41は、演算タイマTmが所定の計測終了時間Tm_END以上か否かに基づき計測終了の判断を行う。この計測終了時間Tm_ENDは、クラッチの往復が完了する時間に基づき設定されており、断側及び係合側での計測を終了する時間となっている。
【0080】
ここで、計測終了でないと判断されると、CPU41はステップ102に戻って同様の処理(ステップ102〜ステップ111)を繰り返す。また、計測終了と判断されると、CPU41は図7のステップ113に移行する。
【0081】
ステップ113においてCPU41は、クラッチ電流平均値演算を実行する。すなわち、クラッチ電流積分値(断側)cltiipを積分回数カウンタ(断側)cltcntpで除したものと、クラッチ電流積分値(係合側)cltiimを積分回数カウンタ(係合側)cltcntmで除したものとを加算したものを値「2」で除して断側及び係合側での電流値を平均したクラッチ電流平均値clti_aveを演算する。既述のように、このように断側及び係合側での電流値を平均するのは、モータ負荷のヒステリシスの影響を吸収するためである(図9(c)参照)。
【0082】
次に、CPU41はステップ114に移行し、クラッチ電流平均値clti_aveに所定の荷重推定ゲインL_GAINを乗じて基準となる荷重値としての基準荷重値ST_Lを演算する。この荷重推定ゲインL_GAINは、電流値(モータ指示電流値)に対応する荷重(モータ負荷)の関係から実験的に求めたものである。なお、この基準荷重値ST_Lは、同様の処理(ステップ101〜ステップ114)を複数回(例えば3回)繰り返して演算した各基準荷重値を平均して演算してもよい。この場合、基準荷重値ST_Lの信頼性が増す。
【0083】
次いで、CPU41はステップ115に移行し、基準荷重値ST_LをそのEEPROMに登録する。そして、CPU41はその後の処理を終了する。
次に、出荷後の使用時において実行されるクラッチフェーシング23a,23bの摩耗推定態様について図11のフローチャートに基づき説明する。このルーチンは、前記イグニッションスイッチ71がオンからオフに切り替わる都度に実行される。これは車両の状態(走行状態)による影響を抑制して摩耗推定を行うためである。なお、この摩耗推定においてクラッチ電流平均値演算までの処理は、工場出荷時の同処理(ステップ101〜ステップ113)と同様であるため、ステップ200のクラッチ電流平均値演算処理としてまとめて記載する。従って、処理がこのルーチンに移行すると、ステップ200(ステップ101〜ステップ113)の処理を終了することで摩耗推定時のクラッチ電流平均値clti_aveが演算される。
【0084】
クラッチ電流平均値clti_aveを演算したCPU41は、ステップ201に移行し、クラッチ電流平均値clti_aveに前記荷重推定ゲインL_GAINを乗じて現状の荷重値に相当する現在荷重推定値Lを演算する。
【0085】
そして、CPU41はステップ202に移行して、現在荷重推定値Lに対しなまし処理を行う。詳述すると、CPU41は現在荷重推定値Lに基づき下式に従って荷重推定なまし値L_fltを求める。これは、現在荷重推定値Lに含まれる温度等の外乱の影響を吸収するためである。
【0086】
L_flt(n)=L_flt(n-1)+(L(n)-L_flt(n-1)) ×G3
ただし、G3は当該処理を好適にするために実験的に求めたゲイン(0<G3<1)である。
【0087】
図12(a)は、車両の走行距離と現在荷重推定値Lとの関係を実験的に求めたグラフである。同図から明らかなように、現在荷重推定値Lは、温度等の外乱の影響を受けて推定ごとにばらつきが発生している。一方、図12(b)は、車両の走行距離となまし処理された現在荷重推定値(荷重推定なまし値L_flt)との関係を実験的に求めたグラフである。同図から明らかなように、なまし処理された現在荷重推定値のばらつきが除去されている。これにより、推定ばらつきが抑制され安定した摩耗推定が可能となる。
【0088】
次に、CPU41はステップ203に移行し、荷重推定なまし値L_fltから前記基準荷重値ST_Lを減じて荷重変化量ΔLを演算する。この荷重変化量ΔLは、クラッチフェーシング23a,23b(クラッチディスク23)の摩耗量を示唆するものである(図15参照)。
【0089】
荷重変化量ΔLを演算したCPU41は、ステップ204に移行して荷重変化量ΔLが所定の荷重変化閾値L_LTD以上か否かを判断する。この荷重変化閾値L_LTDは、クラッチフェーシング23a,23bの摩耗の補償が必要となるときに生じる荷重変化量(ΔL)に基づき設定されている。ここで、荷重変化量ΔLが荷重変化閾値L_LTD以上と判断されると、CPU41はクラッチフェーシング23a,23bの摩耗補償の必要性が示唆されているものと判定してステップ205に移行する。そして、荷重判定カウンタadj_cntを「1」インクリメントし、ステップ206に移行する。
【0090】
ステップ206において、CPU41は荷重判定カウンタadj_cntが所定の判定カウンタ閾値CNT_LTD以上か否かを判断する。そして、荷重判定カウンタadj_cntが判定カウンタ閾値CNT_LTD以上と判断されると、CPU41は摩耗判定フラグL_flagをオンしてその後の処理を終了する。また、荷重判定カウンタadj_cntが判定カウンタ閾値CNT_LTD未満と判断されると、CPU41はそのままその後の処理を終了する。この摩耗判定フラグL_flagは、アジャスト実行ルーチンにおいて読み込まれ、クラッチフェーシング23a,23bの摩耗に対する補償動作(以下、「アジャスト動作」という)の必要性判定に供される。
【0091】
一方、ステップ204において荷重変化量ΔLが所定の荷重変化閾値L_LTD未満と判断されると、CPU41はステップ208に移行する。そして、CPU41は荷重判定カウンタadj_cntが「0」より大きいか否かを判断する。ここで、荷重判定カウンタadj_cntが「0」より大きいと判断されると、CPU41はステップ209に移行して荷重判定カウンタadj_cntを「1」デクリメントし、その後の処理を終了する。また、ステップ208において荷重判定カウンタadj_cntが「0」以下(すなわち、「0」)と判断されると、CPU41はそのままその後の処理を終了する。
【0092】
荷重判定カウンタadj_cntと判定カウンタ閾値CNT_LTDとの大小比較によるこのような荷重判定カウンタadj_cntの演算は、荷重変化量ΔLに基づく上記摩耗補償の必要性評価を連続的に行うことで一時的な荷重変化の影響を排除するためである。図13は、検出された荷重変化量ΔLの推移とこれに対応する荷重判定カウンタadj_cntの推移との関係を模式的に示すグラフである。荷重変化量ΔLと予め設定されている荷重変化閾値L_LTD(摩耗量に相当)との大小比較により、閾値を超えている場合には荷重判定カウンタadj_cntをカウントアップし、超えていない場合には「0」を下限としてカウントダウンしている。従って、一時的な荷重変化量ΔLの上昇に対しては、荷重判定カウンタadj_cntは速やかにカウントダウンされる。また、荷重変化量ΔLが連続的に閾値を超えると、カウントアップが続いて荷重判定カウンタadj_cntは判定カウンタ閾値CNT_LTDを超える。このように摩耗の進行を判定することで、荷重変化量ΔLが閾値付近でばらついても、アジャスト動作の必要性判定をより信頼性の高い状態で行うことができる。
【0093】
なお、工場出荷時及び摩耗推定時(荷重推定時)のクラッチ制御(断接制御)に際しては、通常のクラッチ制御での制御ゲインとは異なる制御ゲインを使用している。これは、通常のクラッチ制御での制御ゲインは目標値への追従性やロバスト性などを考慮し最適に設定されている一方、こうした摩耗推定等の精度向上や動作音抑制などを考慮して設定されていないことによる。特に、摩耗推定時のクラッチ制御を、通常のクラッチ制御と同一の制御ゲインを用いて行った場合には、摩耗推定のばらつきが大きくなりやすく、また動作音も大きくなって乗員に気付かれるおそれがある。そこで、摩耗推定時のクラッチ制御では、推定ばらつきを抑制し、且つ、動作音が大きくならないように専用の制御ゲインに切り替えている。これにより、摩耗推定時の動作音を低減することが可能になり、乗員に動作音を認識されることなくばらつきの抑制された摩耗推定が可能となる。
【0094】
次に、アジャスト動作の概略について説明する。このアジャスト動作は、摩耗判定フラグL_flagがオンであり、且つ、他の実行条件を満足していることを前提に行われる。
【0095】
他の実行条件としては、例えば摩擦クラッチ20が係合状態でないことがある。これは、摩擦クラッチ20の係合状態において、アジャスト動作を実行できないからである。
【0096】
また、エンジン回転数NEが所定の下限値及び上限値の範囲にあることがある。これは、エンジン10が停止した駐車状態において所定の変速ギヤが係合されるいわゆるギヤ駐車時に、摩擦クラッチ20を非係合状態にするアジャスト動作を実行することは好ましくないためである。また、エンジン10の振動が小さく、摩擦クラッチ20が共振等しない状態でアジャスト動作を行い、誤調整を防止するためである。
【0097】
さらに、車速Vが「0」であることがある。これは、車両の走行に伴う振動による誤調整を防止するためである。
こうした前提条件を満足するとCPU41は、アクチュエータ30を駆動制御してアジャスト動作を実行する。具体的には、CPU41はアジャスト動作の必要量に対応して設定されている目標クラッチストロークにクラッチストロークSTが一致するように制御する。このときの動作について図4を併せ参照して説明する。
【0098】
まず、アジャスト動作の開始直後では、摩擦クラッチ20が非係合状態になることでクラッチストロークSTはST0となる。図4(A)に示されるように、この段階ではプレッシャプレート24の当接部24bと、クラッチカバー22のプレッシャプレートストッパ部22dとが所定の距離Yを維持する。
【0099】
アクチュエータ30の駆動により更にクラッチストロークSTを増大させると、ダイヤフラムスプリング25は、図4(A)に示した状態から図4(B)に示した状態へと姿勢変化する。即ち、ダイヤフラムスプリング25は力点部26aにてフライホイール21に向う力を受け、支点部材25b,25cを中心に揺動(姿勢変化)し、プレッシャプレート24の当接部24bと、クラッチカバー22のプレッシャプレートストッパ部22dとが当接する。
【0100】
そして、アクチュエータ30の駆動により更にクラッチストロークSTを上記設定されている目標クラッチストロークまで増大させると、ダイヤフラムスプリング25は、図4(B)に示した状態から図4(C)に示した状態へと更に姿勢変化する。このとき、プレッシャプレート24の当接部24bは、クラッチカバー22のプレッシャプレートストッパ部22dに当接しているため、プレッシャプレート24は、それ以上の移動が規制されている。この結果、ダイヤフラムスプリング25の外周端部とプレッシャプレート24のテーパ部24dとが距離Xだけ離隔されるため、図5に示したようにアジャストウェッジ部材29がコイルスプリングCSの作用によって回転する。そして、アジャストウェッジ部材29のテーパ部29aとプレッシャプレート24のテーパ部24dとがより高い部分同士で当接し、これにより同アジャストウェッジ部材29の平坦部がダイヤフラムスプリング25の外周端部の移動に追従する。この段階で、アジャスト動作は終了する。そして、このアジャスト動作の終了に合わせて前記摩耗判定フラグL_flagはオフに設定される。
【0101】
以上により、ダイヤフラムスプリング25とプレッシャプレート24との距離はアジャスト動作の必要量である距離Xだけ大きくなる。この結果、クラッチディスク23が完全係合状態となったときのダイヤフラムスプリング25の位置を初期の位置(クラッチディスク23が新品であって摩耗がない場合に設定されていた位置)に戻すことができるため、クラッチ操作時の荷重変化を低減することができる。
【0102】
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
(1)本実施形態では、専用のセンサを追加することなく、クラッチディスク23とフライホイール21との係合状態(クラッチストローク)を変化させるときに要する荷重の変化量(ΔL)からクラッチディスク23の摩耗量を推定できる。特に、既存の信号値を利用してコストを増大させることなくクラッチディスク23の摩耗量を推定できる。
【0103】
(2)本実施形態では、クラッチディスク23とフライホイール21との係合状態(クラッチストローク)を変化させるときに要する荷重の変化量が略最大となる完全係合点近傍でクラッチディスク23の摩耗量が推定される。このため、推定ばらつきの抑制された精度のよい摩耗量の推定が可能となる。
【0104】
(3)本実施形態では、クラッチディスク23とフライホイール21との係合状態(クラッチストローク)を所定の範囲内で変化させるときに要する各荷重の変化量の平均値(クラッチ電流平均値clti_ave)に基づき、推定ばらつきの抑制されたクラッチディスク23の摩耗量を推定できる。
【0105】
(4)本実施形態では、クラッチディスク23と前記フライホイール21との係合状態(クラッチストローク)を係合側及び非係合側にそれぞれ変化させるときに要する各荷重の変化量の平均値(クラッチ電流平均値clti_ave)に基づき、ヒステリシスの影響を除去したクラッチディスク23の摩耗量を推定できる。
【0106】
(5)本実施形態では、なまし処理した荷重の変化量(荷重推定なまし値L_flt)に基づき、推定ばらつきを抑制したクラッチディスク23の摩耗量を安定して推定できる。
【0107】
(6)本実施形態では、組付け初期状態でクラッチディスク23とフライホイール21との係合状態(クラッチストローク)を変化させるときに要した荷重を基準とする荷重の変化量(ΔL)に基づき、信頼性の高いクラッチディスク23の摩耗量を推定できる。
【0108】
(7)本実施形態では、所定量を超える摩耗量(ΔL≧L_LTD)の推定回数を計数し、計数値(荷重判定カウンタadj_cnt)が所定値(判定カウンタ閾値CNT_LTD)を超えたときにクラッチディスク23の摩耗進行が判定される。従って、推定される摩耗量(荷重変化量ΔL)が判定閾値(L_LTD)の付近でばらついていても、摩耗進行の誤判定を抑制できる。
【0109】
(8)本実施形態では、荷重の変化量を、電動モータ32のモータ負荷に基づき推定できる。
(9)本実施形態では、電動モータ32の回転速度を一定にすることで簡単な演算式にてモータ負荷、すなわち荷重の変化量を推定できる。
【0110】
(10)本実施形態では、なまし処理した電動モータ32の動作位置(クラッチストロークST)及びモータ指示電流値cltiの平均値に基づき、ノイズを除去した誤差の少ない荷重の変化量を推定できる。
【0111】
(11)本実施形態では、クラッチディスク23とフライホイール21との係合状態を通常の制御ゲインと切り替えた制御ゲインを用いて変化させて荷重の変化量が推定される。従って、目標値への追従性やロバスト性を考慮した通常の制御ゲインの流用による、荷重の変化量の推定精度の低減を回避できる。
【0112】
(12)例えば所定の態様(一定電流、一定時間の給電など)でアクチュエータ30(電動モータ32)を駆動し、そのときの停止位置(クラッチストローク)を出荷時の停止位置と比較して摩耗量を推定する場合と同一の個体ばらつき及び経年変化の影響を受けない。
【0113】
なお、本発明の実施の形態は上記実施形態に限定されるものではなく、次のように変更してもよい。
・前記実施形態のアジャスト動作においては、ダイヤフラムスプリング25の外周端部とプレッシャプレート24のテーパ部24dとを距離Xだけ離隔し、コイルスプリングCSの作用によってアジャストウェッジ部材29を回転させた。これにより、アジャストウェッジ部材29のテーパ部29aとプレッシャプレート24のテーパ部24dとをより高い部分同士で当接させて、クラッチフェーシング23a,23bの摩耗補償を行った。この摩耗補償におけるアジャストウェッジ部材29の回転運動を、所定の回転角度ずつで許容する間欠回転機構を設けてもよい。この場合、アジャストウェッジ部材29のテーパ部29aとプレッシャプレート24のテーパ部24dとの当接を間欠的に高くして摩耗補償を行うことができる。このため、アジャスト動作において誤調整が生じたり、過剰に微調整が繰り返されたりすることを回避できる。
【0114】
・前記実施形態においては、モータ指示電流値cltiをモータ電流値として利用し、荷重の変化量を推定した。これに対して、例えば電流センサを設けてこの検出値を利用し、荷重の変化量を推定した。
【0115】
・前記実施形態において、クラッチディスク23をフライホイール21に係合させるときの荷重を直接検出しうるのであれば、これを利用してクラッチディスク23の摩耗量を推定してもよい。
【0116】
・前記実施形態においては、クラッチ制御回路40はアクチュエータ30と一体或いは別体のどちらであってもよい。
・前記実施形態において採用された構成及び制御態様は一例であって、本発明を逸脱しない範囲で適宜の変更を加えてもよい。
【0117】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項1乃至7に記載の発明では、専用のセンサを追加することなく、クラッチディスクの摩耗量を推定できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるクラッチ制御装置の概略を示す全体図。
【図2】図1に示したクラッチの概略断面図。
【図3】図1に示したクラッチの正面図。
【図4】図1に示したクラッチの作動を説明するための図。
【図5】図1に示したクラッチの作動を説明するための図。
【図6】図1に示したCPUが実行するプログラムを示したフローチャート。
【図7】図1に示したCPUが実行するプログラムを示したフローチャート。
【図8】検査時及び摩耗推定時のクラッチストローク及び指示電流値を示すグラフ。
【図9】モータ負荷のヒステリシスを示す説明図。
【図10】なまし処理の有無に応じたクラッチストローク及び指示電流値の推移を示すグラフ。
【図11】図1に示したCPUが実行するプログラムを示したフローチャート。
【図12】なまし処理の有無に応じた推定荷重の推移を示すグラフ。
【図13】荷重判定カウンタの推移を説明する模式図。
【図14】クラッチディスクを係合させる荷重の特性を示すグラフ。
【図15】摩耗量と荷重変化量との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
10…駆動源としてのエンジン、20…摩擦クラッチ、21…フライホイール、23…クラッチディスク、30…アクチュエータ、32…直流電動モータ、37…検出手段を構成するストロークセンサ、40…推定手段を構成するクラッチ制御回路。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a clutch control device that drives and controls an actuator to change the engagement state between the clutch disk and the wheel.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a system is known in which an actuator is attached to an existing manual transmission and a series of shift operations (clutch connection / disconnection, gear shift, selection) are automatically performed according to the driver's will or the vehicle state.
[0003]
In the friction clutch provided in such a system, the posture of the diaphragm spring changes with wear of the clutch facing (clutch disc). Therefore, the operation force necessary for disengaging the clutch, that is, the release load of the clutch is not sufficient. To increase. For this reason, the one provided with a mechanism for compensating for wear of the clutch facing has been proposed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, in order to suitably perform this wear compensation, it is necessary to accurately grasp the wear amount of the clutch facing. It is preferable to actually measure this in order to ascertain the amount of wear, but in reality it is difficult in terms of cost.
[0005]
Therefore, the wear amount is also estimated using existing signal values. For example, in the clutch control device of Japanese Patent Application No. 2001-097112, a predetermined current is supplied to the electric motor of the actuator for a predetermined time from the non-engaged state of the clutch and displaced to the engaging side, The amount of wear is estimated based on the deviation between the stop position of the motor and the stop position at the time of estimation.
[0006]
However, in the estimation of the wear amount due to the deviation between these two stop positions, the estimated wear amount is not absorbed because individual differences in manual transmissions and actuators (diaphragm springs, motor torque characteristics, assist springs, etc.) and variations over time are not absorbed. It can vary widely.
[0007]
An object of the present invention is to provide a clutch control device capable of estimating the wear amount of a clutch disk without adding a dedicated sensor.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the invention according to
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the clutch control device according to the first aspect, the estimation means is a complete control unit in which the clutch disk is substantially completely engaged with the wheel and can rotate integrally with the wheel. The gist is to estimate the wear amount of the clutch disk in the vicinity of the engagement point.
[0012]
Claim3The invention described in claim 1Or 2In the clutch control device described in (1), the estimation means estimates the amount of wear of the clutch disk based on the amount of change in the load subjected to the annealing process. The smoothing process in the present invention means a filtering process including a weighted averaging process and a moving average.
[0014]
Claim4The invention described in claim 13In the clutch control device according to any one of the above, the estimation means estimates a wear amount exceeding a predetermined amount of the clutch disk by comparing the amount of change of the current load with a predetermined determination threshold value, The gist of the invention is that it comprises a determination means for counting the estimated number of wear amounts exceeding a predetermined amount and determining the progress of wear of the clutch disk when the count value exceeds a predetermined value.
[0016]
Claim5The invention described in claim 14The clutch control device according to any one of
[0017]
Claim6The invention described in claim5The clutch control device according to
[0018]
Claim7The invention described in claim5 or 6In the clutch control device according to the above, the estimation of the load change amount by the estimation means is performed by changing the engagement state between the clutch disk and the wheel using a control gain that is switched from a normal control gain. Is the gist.
[0019]
(Function)
Generally, the load required to change the engagement state between the clutch disc and the wheel is the clutch stroke based on the complete engagement point at which the clutch disc is substantially completely engaged with the wheel and can rotate integrally with the wheel. It is known to have the characteristics shown in FIG. 14 with respect to a change (corresponding to the engaged state). In FIG. 14, the solid line and the broken line indicate the respective cases in the initial assembly state and the worn state of the clutch disk at the time of shipment from the factory. As shown in the figure, the load when the clutch disk is worn increases as a whole, particularly in the vicinity of the complete engagement point, with respect to the load in the initial state.
[0020]
FIG. 15 shows the amount of change in the load required to change the amount of wear of the clutch disc and the engagement state between the clutch disc and the wheel in a predetermined manner (here, the amount of change in the load based on the initial assembly state). It is the graph which calculated | required the relationship of (2) experimentally. As is apparent from the figure, the amount of wear of the clutch disk can be estimated from the amount of change in the load required when the engagement state between the clutch disk and the wheel is changed.
[0021]
According to the first aspect of the present invention, the amount of wear of the clutch disk is estimated from the amount of change in load required to change the engagement state between the clutch disk and the wheel without adding a dedicated sensor.Further, the wear of the clutch disk from which the influence of hysteresis has been removed based on the average value of the amount of change of each load required when the engagement state of the clutch disk and the wheel is changed to the engaged side and the non-engaged side, respectively. The quantity is estimated.
[0022]
According to the second aspect of the present invention, the amount of wear of the clutch disk is estimated in the vicinity of the complete engagement point where the amount of change in load required when changing the engagement state between the clutch disk and the wheel is substantially maximum. For this reason, it is possible to estimate the wear amount with high accuracy with suppressed estimation variation.
[0025]
Claim3According to the invention described in (3), the wear amount of the clutch disk in which the estimation variation is suppressed is stably estimated based on the change amount of the load subjected to the annealing process.
[0026]
Claim4According to the invention described above, the estimated number of wear amounts exceeding a predetermined amount is counted, and when the count value exceeds a predetermined value, the progress of wear of the clutch disk is determined. Therefore, even if the estimated wear amount varies in the vicinity of the determination threshold, erroneous determination of wear progress is suppressed.
[0027]
Claim5According to the invention described in the above, based on the average value of the motor current value when the engagement state of the clutch disk and the wheel is changed within a predetermined range in a state where the rotation speed of the electric motor is controlled to be constant. The amount of change in the load is estimated. In general, the motor torque is
Motor torque = Motor load + (Inertia) x (Motor acceleration)
It is represented by Therefore, if the rotation speed of the electric motor is constant and the motor acceleration is “0”,
Motor torque = motor load
Is established. On the other hand, the motor torque uses the motor current value and the motor torque constant,
Motor torque = Motor current value x Motor torque constant
It is represented by As described above, by setting the motor acceleration to “0”, that is, by making the rotation speed of the electric motor constant, the motor load, that is, the amount of change in the load is estimated by a simple arithmetic expression.
[0028]
Claim6According to the invention described in (1), based on the average value of the motor motor operating position and the motor current value subjected to the annealing process, the amount of change in the load with less error from which noise has been removed is estimated.
[0029]
Claim7According to the invention described in (1), the amount of change in load is estimated by changing the engagement state between the clutch disk and the wheel using a control gain switched to a normal control gain. Therefore, a reduction in the estimation accuracy of the load change amount due to the diversion of the normal control gain considering the followability to the target value and the robustness can be avoided.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS. The clutch control apparatus schematically shown in FIG. 1 controls a friction clutch 20 disposed between an
[0031]
As shown in detail in FIG. 2, the
[0032]
The
[0033]
The
[0034]
The
[0035]
The
[0036]
The
[0037]
As shown in FIGS. 2 and 4, the outermost peripheral portion of the
[0038]
As shown in FIG. 3, the
[0039]
An
[0040]
A
[0041]
The release bearing 26 is slidably supported on a support sleeve 11b supported by the
[0042]
The release fork 27 (fork member) is for sliding the release bearing 26 in the axial direction in accordance with the operation of the
[0043]
The
[0044]
A worm is formed on the
[0045]
The
[0046]
Referring again to FIG. 1, the
[0047]
The
[0048]
The
[0049]
The
[0050]
The
[0051]
The
[0052]
The
[0053]
In the clutch control device configured as described above, the
[0054]
In this clutch control device, the operation when the clutch is engaged (engaged) and power of the
[0055]
On the other hand, the release bearing 26 receives force from the
[0056]
At this time, the
[0057]
Next, the case where the clutch is disengaged (non-engaged) and the power of the
[0058]
For this reason, the
[0059]
When the clutch is disengaged during normal operation, as shown in FIG. 4A, the
[0060]
Next, an estimation mode of wear of the
[0061]
When the processing shifts to this routine, in step 101, the
Next, the
[0062]
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the target clutch stroke over time, the clutch stroke ST detected in this control, and the motor command current value clti at this time. In the figure, for convenience, each data (clutch stroke ST, motor command current value clti) at the time of factory shipment and at the time of wear estimation described later is also shown. As shown in FIG. 8, the target clutch stroke is gradually increased from a value “0” (complete engagement point) to a predetermined maximum target clutch stroke STmax with the passage of time, and is gradually increased again to the value “0” with the passage of time. It is gradually reduced in proportion. The maximum target clutch stroke STmax is set in the vicinity of the complete engagement point, which is sufficiently smaller than the clutch stroke when completely separating the
[0063]
The reason why the target clutch stroke is gradually increased / decreased substantially proportionally in this way is to drive-control the clutch stroke (ST) so that the changing speed, that is, the rotational speed of the
[0064]
Further, the reason why the target clutch stroke is reciprocated with a gradual increase / decrease as one set is that the
[0065]
Next, the
[0066]
ST_flt (n) = ST_flt (n-1) + (ST (n) -ST_flt (n-1)) × G1
However, n and n-1 indicate the corresponding data in the current time and the previous time (the same applies to the following). G1 is a gain (0 <G1 <1) obtained experimentally to make the processing suitable.
[0067]
FIG. 10A is a graph illustrating the target stroke and the detected clutch stroke ST as a raw value. As is clear from the figure, a noise component mainly including sensor noise is superimposed on the clutch stroke ST. On the other hand, FIG. 10B is a graph illustrating the clutch stroke (clutch stroke smoothing value ST_flt) that has been subjected to the target stroke and the smoothing process. As can be seen from the figure, the noise component is removed from the clutch stroke subjected to the annealing process. Thereby, estimation variation is suppressed and wear estimation with less error is possible.
[0068]
Next, the
[0069]
clti_flt (n) = clti_flt (n-1) + (clti (n) -clti_flt (n-1)) x G2
Here, G2 is a gain (0 <G2 <1) obtained experimentally in order to make the process suitable.
[0070]
FIG. 10C is a graph illustrating an actual motor command current value clti that is output during control to the target stroke. As is apparent from the figure, the motor command current value clti fluctuates significantly during control to the target stroke. On the other hand, FIG. 10D is a graph illustrating the command current value (motor command current smoothing value clti_flt) subjected to the annealing process in the control to the target stroke. As is clear from the figure, fluctuations in the command current value subjected to the annealing process are suppressed. Thereby, estimation variation is suppressed and wear estimation with less error is possible.
[0071]
Next, the
[0072]
Here, if it is not determined that the clutch stroke smoothing value ST_flt belongs to the range, the
[0073]
When it is determined in
[0074]
Next, the
[0075]
In
[0076]
If it is determined in
[0077]
Next, the
[0078]
On the other hand, if it is determined in
[0079]
In
[0080]
If it is determined that the measurement is not finished, the
[0081]
In
[0082]
Next, the
[0083]
Next, the
Next, the wear estimation mode of the
[0084]
After calculating the clutch current average value clti_ave, the
[0085]
Then, the
[0086]
L_flt (n) = L_flt (n-1) + (L (n) -L_flt (n-1)) x G3
However, G3 is a gain (0 <G3 <1) obtained experimentally to make the processing suitable.
[0087]
FIG. 12A is a graph in which the relationship between the travel distance of the vehicle and the current load estimated value L is obtained experimentally. As is clear from the figure, the current load estimated value L varies for each estimation due to the influence of disturbances such as temperature. On the other hand, FIG. 12B is a graph in which the relationship between the travel distance of the vehicle and the current load estimated value subjected to the smoothing process (load estimated smoothed value L_flt) is experimentally obtained. As is clear from the figure, the variation in the current load estimated value subjected to the annealing process is removed. Thereby, estimation variation is suppressed and stable wear estimation is possible.
[0088]
Next, the
[0089]
After calculating the load change amount ΔL, the
[0090]
In
[0091]
On the other hand, when it is determined in
[0092]
Such calculation of the load determination counter adj_cnt by comparing the size of the load determination counter adj_cnt and the determination counter threshold value CNT_LTD is performed by temporarily evaluating the necessity of the above-mentioned wear compensation based on the load change amount ΔL. This is to eliminate the influence of. FIG. 13 is a graph schematically illustrating the relationship between the detected transition of the load change amount ΔL and the transition of the corresponding load determination counter adj_cnt. By comparing the load change amount ΔL with a preset load change threshold value L_LTD (corresponding to the wear amount), the load determination counter adj_cnt is counted up when the threshold value is exceeded, and “ Counting down with “0” as the lower limit. Therefore, the load determination counter adj_cnt is quickly counted down for a temporary increase in the load change amount ΔL. When the load change amount ΔL continuously exceeds the threshold value, the count-up continues and the load determination counter adj_cnt exceeds the determination counter threshold value CNT_LTD. By determining the progress of wear in this way, even if the load change amount ΔL varies in the vicinity of the threshold value, it is possible to determine the necessity of the adjustment operation with higher reliability.
[0093]
It should be noted that a control gain different from the control gain in the normal clutch control is used in the clutch control (disconnection / disconnection control) at the time of factory shipment and at the time of wear estimation (load estimation). This is because the control gain in normal clutch control is optimally set in consideration of the ability to follow the target value and robustness, etc., while it is set in consideration of accuracy improvement such as wear estimation and operation noise suppression. By not being. In particular, if the clutch control at the time of wear estimation is performed using the same control gain as that of the normal clutch control, variations in wear estimation are likely to increase, and the operation noise may increase and be noticed by the occupant. is there. Therefore, in the clutch control at the time of wear estimation, the control is switched to a dedicated control gain so that estimation variation is suppressed and the operation sound is not increased. As a result, it is possible to reduce the operation sound at the time of wear estimation, and it is possible to perform wear estimation with reduced variation without the operation sound being recognized by the occupant.
[0094]
Next, an outline of the adjustment operation will be described. This adjustment operation is performed on the assumption that the wear determination flag L_flag is on and other execution conditions are satisfied.
[0095]
As another execution condition, for example, the friction clutch 20 may not be in an engaged state. This is because the adjusting operation cannot be executed when the
[0096]
Further, the engine speed NE may be within a predetermined lower limit value and upper limit value range. This is because it is not preferable to perform an adjusting operation for disengaging the friction clutch 20 during so-called gear parking in which a predetermined transmission gear is engaged in a parking state where the
[0097]
Further, the vehicle speed V may be “0”. This is to prevent misadjustment due to vibration associated with traveling of the vehicle.
If these preconditions are satisfied, the
[0098]
First, immediately after the start of the adjusting operation, the clutch stroke ST becomes ST0 because the
[0099]
When the clutch stroke ST is further increased by driving the
[0100]
When the clutch stroke ST is further increased to the set target clutch stroke by driving the
[0101]
Thus, the distance between the
[0102]
As described above in detail, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the present embodiment, the
[0103]
(2) In this embodiment, the amount of wear of the
[0104]
(3) In this embodiment, the average value of the amount of change in each load required when the engagement state (clutch stroke) between the
[0105]
(4) In the present embodiment, the average value of the amount of change in each load required when the engagement state (clutch stroke) between the
[0106]
(5) In the present embodiment, it is possible to stably estimate the wear amount of the
[0107]
(6) In the present embodiment, based on the load change amount (ΔL) based on the load required when changing the engagement state (clutch stroke) between the
[0108]
(7) In the present embodiment, the estimated number of wear amounts exceeding the predetermined amount (ΔL ≧ L_LTD) is counted, and the clutch disk is counted when the count value (load determination counter adj_cnt) exceeds the predetermined value (determination counter threshold value CNT_LTD). 23 is determined to progress. Therefore, even if the estimated wear amount (load change amount ΔL) varies in the vicinity of the determination threshold value (L_LTD), erroneous determination of wear progress can be suppressed.
[0109]
(8) In the present embodiment, the amount of load change can be estimated based on the motor load of the
(9) In this embodiment, by making the rotation speed of the
[0110]
(10) In the present embodiment, it is possible to estimate the load change amount with less error from which noise has been removed, based on the average value of the operation position (clutch stroke ST) and the motor command current value clti of the smoothed
[0111]
(11) In the present embodiment, the amount of change in load is estimated by changing the engagement state between the
[0112]
(12) For example, the actuator 30 (electric motor 32) is driven in a predetermined manner (eg, constant current, power supply for a certain time), and the amount of wear is compared with the stop position (clutch stroke) at that time compared with the stop position at the time of shipment It is not affected by the same individual variation and secular change as when estimating
[0113]
In addition, embodiment of this invention is not limited to the said embodiment, You may change as follows.
In the adjustment operation of the above embodiment, the outer peripheral end portion of the
[0114]
In the embodiment, the change amount of the load is estimated by using the motor command current value clti as the motor current value. On the other hand, for example, a current sensor is provided and the detected value is used to estimate the amount of change in load.
[0115]
-In the said embodiment, if the load at the time of engaging the
[0116]
In the above-described embodiment, the
The configuration and the control mode adopted in the above embodiment are examples, and appropriate changes may be made without departing from the present invention.
[0117]
【The invention's effect】
As detailed above,
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view showing an outline of a clutch control device according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view of the clutch shown in FIG.
3 is a front view of the clutch shown in FIG. 1. FIG.
4 is a view for explaining the operation of the clutch shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 5 is a view for explaining the operation of the clutch shown in FIG. 1;
FIG. 6 is a flowchart showing a program executed by the CPU shown in FIG. 1;
FIG. 7 is a flowchart showing a program executed by the CPU shown in FIG. 1;
FIG. 8 is a graph showing clutch strokes and command current values at the time of inspection and wear estimation.
FIG. 9 is an explanatory view showing hysteresis of a motor load.
FIG. 10 is a graph showing changes in clutch stroke and command current value according to the presence or absence of annealing.
FIG. 11 is a flowchart showing a program executed by the CPU shown in FIG. 1;
FIG. 12 is a graph showing a transition of an estimated load according to the presence / absence of an annealing process.
FIG. 13 is a schematic diagram illustrating the transition of a load determination counter.
FIG. 14 is a graph showing characteristics of a load for engaging a clutch disc.
FIG. 15 is a graph showing the relationship between the amount of wear and the amount of load change.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記クラッチディスクの組み付け初期時において前記係合状態を変化させたときに要する荷重を基準荷重とし、前記クラッチディスクの摩耗時において前記係合状態を変化させたときに要する荷重を現在荷重とし、前記基準荷重に対する前記現在荷重の変化量に基づき、前記クラッチディスクの摩耗量を推定する推定手段を備え、
前記推定手段は、前記係合状態を係合側から非係合側に変化させた際の所定区間で検出された前記電動モータの電流値と、前記係合状態を非係合側から係合側に変化させた際の前記所定区間で検出された前記電動モータの電流値との平均値に基づき、前記基準荷重及び前記現在荷重を求めることを特徴とするクラッチ制御装置。A friction clutch having a wheel that rotates integrally with an output shaft of a drive source and a clutch disk facing the wheel, an actuator that displaces the clutch disk, and an electric motor that operates the actuator, and drives the actuator In the clutch control device that controls and changes the engagement state between the clutch disk and the wheel,
The load required when the engagement state is changed at the initial assembly of the clutch disk is a reference load, and the load required when the engagement state is changed when the clutch disk is worn is a current load. Based on a change amount of the current load with respect to a reference load, comprising an estimating means for estimating an amount of wear of the clutch disc;
The estimation means engages the current value of the electric motor detected in a predetermined section when the engagement state is changed from the engagement side to the non-engagement side, and the engagement state is engaged from the non-engagement side. A clutch control device, wherein the reference load and the current load are obtained based on an average value of the current value of the electric motor detected in the predetermined section when changed to the side .
前記推定手段は、前記クラッチディスクが前記ホイールに略完全に係合されて該ホイールと一体的に回転可能となる完全係合点近傍で該クラッチディスクの摩耗量を推定することを特徴とするクラッチ制御装置。In the clutch control device according to claim 1,
The estimation means estimates the amount of wear of the clutch disk in the vicinity of a complete engagement point at which the clutch disk is substantially completely engaged with the wheel and can rotate integrally with the wheel. apparatus.
前記推定手段は、なまし処理された前記現在荷重の変化量に基づき、前記クラッチディスクの摩耗量を推定することを特徴とするクラッチ制御装置。In the clutch control device according to claim 1 or 2,
The said control means estimates the abrasion amount of the said clutch disc based on the variation | change_quantity of the said present load after the annealing process, The clutch control apparatus characterized by the above-mentioned .
前記現在荷重の変化量と所定の判定閾値との大小比較により、前記クラッチディスクの所定量を超える摩耗量を推定するもので、
前記所定量を超える摩耗量の推定回数を計数し、該計数値が所定値を超えたときに前記クラッチディスクの摩耗進行を判定する判定手段を備えたことを特徴とするクラッチ制御装置。In the clutch control device according to any one of claims 1 to 3,
By estimating the amount of wear exceeding the predetermined amount of the clutch disk by comparing the amount of change of the current load with a predetermined determination threshold,
A clutch control device comprising: a determination unit that counts the estimated number of wear amounts exceeding the predetermined amount and determines the progress of wear of the clutch disk when the count value exceeds a predetermined value .
前記推定手段は、前記電動モータの回転速度が一定に制御される状態で前記クラッチディスクと前記ホイールとの係合状態を変化させるときのモータ電流値の平均値に基づき前記荷重の変化量を推定することを特徴とするクラッチ制御装置。In the clutch control device according to any one of claims 1 to 4,
The estimation means estimates the amount of change in the load based on an average value of a motor current value when the engagement state between the clutch disk and the wheel is changed in a state where the rotation speed of the electric motor is controlled to be constant. A clutch control device.
前記クラッチディスクと前記ホイールとの係合状態に対応する前記電動モータの動作位置を検出する検出手段を備え、
前記推定手段は、前記検出された動作位置をなまし処理した処理動作位置が所定の範囲内にあるときの、なまし処理した前記モータ電流値の平均値に基づき前記荷重の変化量を推定することを特徴とするクラッチの制御装置。In the clutch control device according to claim 5 ,
Detecting means for detecting an operating position of the electric motor corresponding to an engagement state between the clutch disc and the wheel;
The estimation means estimates the amount of change in the load based on an average value of the motor current values subjected to the smoothing process when the processing operation position obtained by performing the smoothing process on the detected operation position is within a predetermined range. A clutch control device.
前記推定手段による荷重の変化量の推定は、前記クラッチディスクと前記ホイールとの係合状態を通常の制御ゲインと切り替えた制御ゲインを用いて変化させて行われることを特徴とするクラッチ制御装置。In the clutch control device according to claim 5 or 6,
The estimation of the load change amount by the estimating means is performed by changing the engagement state between the clutch disc and the wheel by using a control gain switched from a normal control gain .
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